國外低密度鐵路列車運行控制系統(tǒng)選型分析

劉國棟 張曉星

摘要：當前我國鐵路不斷走向海外，面對大量需求各不相同的低密度鐵路，列控系統(tǒng)的合理選型是非常關(guān)鍵的。本文列舉了常用的適用于低密度鐵路的信號系統(tǒng)方案，以及各種列控系統(tǒng)的實際應(yīng)用情況，為以后的海外工程提供經(jīng)驗，具備一定的借鑒意義。

關(guān)鍵詞：低密度鐵路???列車運行控制系統(tǒng)

1?引言

隨著我國鐵路技術(shù)不斷推向海外，中國鐵路“走出去”迎來了良好的發(fā)展契機。但面對海外鐵路信號控制系統(tǒng)種類繁多、標準不一、業(yè)主方需求不同等特點，生搬硬套中國現(xiàn)有鐵路信號標準不能滿足現(xiàn)場實際需求，無法在滿足業(yè)主要求的前提下最大限度地降低投資，無疑在激烈的國際競爭中會處于不利局面。因此很有必要對國外鐵路項目進行分類，對不同類型的鐵路采取相適用的鐵路信號方案。

2?低密度單線鐵路的信號方案選型

當前中國鐵路“走出去”所遇到的大都是亞非拉地區(qū)改建或新建單線鐵路，這類鐵路一般鐵路網(wǎng)密度低、客貨運輸量不高、行車速度低、線路比較單一，屬于低密度線路的范疇。

低密度線路信號系統(tǒng)選型可以分為以下幾種。

2.1?中國CTCS-0級列控系統(tǒng)

各車站采用計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)，站間采用自動站間閉塞方式，區(qū)間檢查一般采用計軸設(shè)備完成。

車載設(shè)置通用機車信號，司機以地面信號為行車憑證，機車信號作為輔助手段幫助司機提前確認信號。

CTCS-0級列控系統(tǒng)的優(yōu)點是系統(tǒng)結(jié)構(gòu)比較簡單、造價比較低，我國有比較成熟的建設(shè)、運營經(jīng)驗，技術(shù)已經(jīng)很成熟。

CTCS-0級列控系統(tǒng)的缺點是列控等級較低，車站需設(shè)置軌道電路、信號機等大量軌旁設(shè)備，室內(nèi)設(shè)備電路比較復(fù)雜，設(shè)備的維修維護比較困難。

采用CTCS-0級列控系統(tǒng)時，不能照搬中國標準，根據(jù)實際需求以及投資情況，諸如電碼化設(shè)備、信號集中監(jiān)測設(shè)備、道口缺口監(jiān)測設(shè)備等輔助設(shè)備可以視業(yè)主方需求而定。

2.2?美國PTC列控系統(tǒng)

美國PTC（Positive?Train?Control）列控系統(tǒng)由中心、軌旁、車載及通信子系統(tǒng)組成[1]。中心子系統(tǒng)負責全線運營的集中控制及調(diào)度;軌旁接口單元實現(xiàn)對道岔轉(zhuǎn)轍機等軌旁設(shè)備的控制及狀態(tài)采集，地面應(yīng)答器能夠?qū)α熊囘M行精確定位;車載子系統(tǒng)實現(xiàn)列車定位、列車運行自動控制等功能。

我國青藏鐵路格拉段采用了GE公司的ITCS系統(tǒng)就是PTC列控系統(tǒng)的應(yīng)用案例。

PTC列控系統(tǒng)的優(yōu)點是列控技術(shù)比較先進、造價較低，且應(yīng)用靈活，既可以作為獨立的系統(tǒng)應(yīng)用于低密度鐵路線路中，又可以疊加在既有信號系統(tǒng)之上。

PTC列控系統(tǒng)的缺點是技術(shù)標準不完善，很多關(guān)鍵標準都處于未正式發(fā)布狀態(tài)，PTC應(yīng)用先例較少，相關(guān)軟硬件缺乏大量實際運營中的驗證，也缺乏相關(guān)可靠性、可用性數(shù)據(jù)支持。

2.3?歐洲ETCS-1級列控系統(tǒng)

ETCS-1級列控系統(tǒng)是基于應(yīng)答器傳輸控制命令的點式控制系統(tǒng)[2]。列車運行采用固定追蹤間隔形式，司機依靠地面信號行車，依靠計軸或軌道電路設(shè)備檢查列車區(qū)段占用及完整性，采用LEU控制有源應(yīng)答器傳送列車控制命令。

ETCS-1級列控系統(tǒng)的優(yōu)點是本系統(tǒng)為國際標準，有豐富的實際運營經(jīng)驗，采用國際標準業(yè)主比較容易接受。

ETCS-1級列控系統(tǒng)的缺點是地面設(shè)置了大量軌道電路、信號機等軌旁設(shè)備，增加了設(shè)備的維護、維修強度。

2.4?歐洲ERTMS-Regional列控系統(tǒng)

ERTMS-Regional列控系統(tǒng)是利用無線通信和衛(wèi)星定位導航等先進技術(shù)，在保證列車運行安全性和可靠性的同時，盡量減少傳統(tǒng)軌旁設(shè)備等地面信號設(shè)備[3]的列控系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要適用于低密度和區(qū)域性鐵路。

ERTMS-Regional列控系統(tǒng)利用車載設(shè)備實現(xiàn)列車自主定位和列車完整性檢查，地面不設(shè)軌道電路以及信號機，只需設(shè)應(yīng)答器。列車追蹤間隔依靠地面應(yīng)答器和無線閉塞中心實現(xiàn)，該系統(tǒng)最大限度地減少了軌旁設(shè)備數(shù)量。

ERTMS-Regional列控系統(tǒng)的優(yōu)點是具備高度集成化、自動化的特點，最大限度地減少軌旁設(shè)備，從而減少設(shè)備的維護維修量。本系統(tǒng)是基于ETCS-3級列控系統(tǒng)針對低密度及區(qū)域性鐵路提出的，有系統(tǒng)的國際標準支撐。

ERTMS-Regional列控系統(tǒng)的缺點是實際應(yīng)用較少，對列車定位的可靠性和準確性及對無線通信的可靠性提出了更高的要求，整個系統(tǒng)的可靠性、可用性需在以后的實際應(yīng)用中不斷驗證和完善。

3?國外鐵路信號系統(tǒng)選型實際應(yīng)用案例

截止目前來說，中國鐵路“走出去”已經(jīng)有一些成功的案例可以借鑒。下面列舉幾個案例來簡要介紹。

3.1?新建單線鐵路信號系統(tǒng)選型

以開通運營的埃塞俄比亞亞吉鐵路和肯尼亞蒙內(nèi)鐵路為代表的新建單線鐵路為采用中國標準的典型案例，信號系統(tǒng)也選用了CTCS-0級列控系統(tǒng)。

CTCS-0級列控系統(tǒng)造價較低，符合業(yè)主國的實際需求。開通后由中國企業(yè)承擔運營任務(wù)，彌補了本地鐵路人才儲備少、維護維修困難的不足。通過中國企業(yè)參與運營維護，將技術(shù)傳播到海外鐵路，培養(yǎng)大批優(yōu)秀的國外鐵路技術(shù)人員，很好地達到了我國鐵路“走出去”的目的。

3.2?改建單線鐵路信號系統(tǒng)選型

烏拉圭中部鐵路改造項目為時速120km/h的既有線改造工程，既有信號設(shè)備陳舊，標書中業(yè)主提出需采用ETCS-1級或ETCS-2級列控系統(tǒng)。經(jīng)過方案比選，采用ETCS-1級列控系統(tǒng)完全能夠滿足此類低密度鐵路的運營需求，且較ETCS-2級列控系統(tǒng)投資更少。

改建津巴布韋鐵路哈拉雷至維多利亞瀑布段為時速120km/h的既有線改造工程。為滿足業(yè)主盡量減少軌旁設(shè)備及節(jié)省投資的要求，提出了PTC列控系統(tǒng)方案。

4?結(jié)論

近年來我國鐵路不斷走向海外，面對大量需求各不相同的低密度鐵路或區(qū)域性鐵路，信號系統(tǒng)的合理選型是非常關(guān)鍵的。本文列舉了常用的適用于低密度鐵路的信號系統(tǒng)，簡單介紹了系統(tǒng)組成、工作原理及各自優(yōu)缺點，并以實例介紹了各種信號系統(tǒng)的應(yīng)用場景，為以后的國外低密度鐵路信號系統(tǒng)選型提供了經(jīng)驗和借鑒。

參考文獻：

[1]?唐一哲，陶偉杰，王劍.美國PTC列控系統(tǒng)研究[J].鐵道通信信號，2016.11，52（11）：13-18.

[2]?邢毅.?CTCS-2列控系統(tǒng)中UU和UUS碼控制邏輯分析[J].鐵路通信信號工程技術(shù)，2018.7，15（7）：6-29.

[3]?王劍，張福隆，蔡伯根等.?ERTMS-Regional發(fā)展綜述[J].鐵道學報，2012.34（1）：60-64.

（作者單位：中鐵二院工程集團有限責任公司，成都）